在現(xiàn)代社會,電機(jī)的應(yīng)用幾乎無處不在。然而,其廣泛應(yīng)用所帶來的能源消耗問題也不容小覷。據(jù)歐美委員會和美國能源部的調(diào)查報(bào)告顯示:2010 年利用電動機(jī)驅(qū)動的系統(tǒng)能耗已占到全世界能耗的 20%左右,因此,電機(jī)節(jié)能已成為節(jié)能和環(huán)保的重要課題之一。而作為電機(jī)重要組成部分的漆包線,其連接過程也隨著節(jié)能型電機(jī)的應(yīng)用出現(xiàn)了一些變化。本文將首先結(jié)合電機(jī)的發(fā)展以及對成本及漆包線材料的考量,介紹傳統(tǒng)漆包線接線方式與 TE Connectivity(TE)公司方案的對比;其次介紹 TE 新推出的包括MAG-MATE、Siameze、AMPLIVAR、Crimpband 和 Cluster Block 在內(nèi)的無焊接漆包線快速連接端子的優(yōu)點(diǎn)及典型應(yīng)用,以及漆包線快速導(dǎo)通技術(shù)的最新進(jìn)展;最后結(jié)合客戶案例來體現(xiàn) TE 無焊接漆包線快速連接端子的成本優(yōu)勢。
電機(jī)的發(fā)展及成本考量
電機(jī)的節(jié)能主要體現(xiàn)在對于電機(jī)速度的控制。在不同的環(huán)境采用不同的電機(jī)轉(zhuǎn)速是電機(jī)是否節(jié)能的一個重要體現(xiàn)。以目前家電行業(yè)最為普遍的交流感應(yīng)電機(jī)為例,這種電機(jī)通常只有一個轉(zhuǎn)速,稱為定速電機(jī)。如果在應(yīng)用過程中需要電機(jī)以不同的速度運(yùn)轉(zhuǎn),通常是通過連接不同圈數(shù)的線圈或者對電機(jī)施加不同的電壓來實(shí)現(xiàn)的。這種控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的方式有時(shí)候是以犧牲電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率來實(shí)現(xiàn)的,因此電機(jī)本身的能效極低。另一種在家電行業(yè)經(jīng)常使用的串激電機(jī)雖然可以通過改變電壓的方法來輕松地控制轉(zhuǎn)速,但是由于必須采用碳刷對電流進(jìn)行換向,電機(jī)的壽命和噪聲水平存在很大的問題。目前最理想的控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的方式是以直流電機(jī)配合電子換向作為電機(jī)驅(qū)動,雖然其綜合成本較傳統(tǒng)的感應(yīng)電機(jī)增加了不少,但是隨著采用電子換向的成本越來越低,同時(shí)其又具有高效節(jié)能、噪聲低、壽命長的特點(diǎn),相信將逐漸成為電機(jī)發(fā)展的方向之一。
環(huán)保是另一個各行各業(yè)都在討論的話題,電機(jī)行業(yè)也不例外。過去,電機(jī)生產(chǎn)均采用有鉛焊接,這種焊接方式不僅威脅生產(chǎn)工人的健康,而且對環(huán)境造成污染。隨著歐盟等機(jī)構(gòu)對電器生產(chǎn)中鉛含量的嚴(yán)格限制,國內(nèi)的大部分廠商已經(jīng)過渡到了無鉛焊接。但一方面,有鉛和無鉛焊接同時(shí)存在容易造成生產(chǎn)管理上的風(fēng)險(xiǎn);另一方面,即使是無鉛焊接,如果生產(chǎn)過程中處理不當(dāng),由助焊劑所產(chǎn)生的異味甚至有害氣體仍然會對從事生產(chǎn)的工人的健康產(chǎn)生影響。除了節(jié)能環(huán)保,成本問題也是近年來電機(jī)產(chǎn)業(yè)的主要關(guān)注點(diǎn)。隨著電機(jī)生產(chǎn)技術(shù)門檻越來越低,成本競爭也越來越激烈。不少電機(jī)生產(chǎn)商以改用成本更低的材料做為降低電機(jī)生產(chǎn)最方便快捷的手段:傳統(tǒng)的電機(jī)生產(chǎn)以使用銅漆包線為主,但是隨著銅價(jià)近年來的巨幅波動,越來越多的生產(chǎn)廠家把目光投向了價(jià)格相對穩(wěn)定,導(dǎo)電能力相對不差的鋁漆包線。以期貨市場的銅鋁價(jià)格比較為例,銅的價(jià)格在每噸50000 元上下,而同時(shí)期鋁的價(jià)格只有每噸 15000 元左右,且浮動范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于銅。此外,有同樣導(dǎo)電性能的鋁的重量只有銅的 1/3,所以使用鋁線替代銅線的成本相當(dāng)可觀。因此,如果銅價(jià)繼續(xù)維持高位震蕩,使用鋁線替代銅線在未來幾年仍將是一個主要趨勢。此外,減少生產(chǎn)的人工成本也是越來越多的電機(jī)生產(chǎn)商關(guān)注的一個重要方面。一線工人工資以每年 20%左右的速度增長,以及 90 后成為生產(chǎn)線主力所造成的招工難、培訓(xùn)難等一系列問題,越來越多地困擾著電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)。因此,很多企業(yè)開始著手大規(guī)模使用自動化的生產(chǎn)設(shè)備,以減少生產(chǎn)過程中的員工問題。綜上所述,綠色節(jié)能、鋁線替代銅線、提高自動化水平、減少人工將在未來幾年內(nèi)主導(dǎo)電機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
TE 無焊接漆包線快速連接端子解決方案
雖然目前國內(nèi)的電機(jī)生產(chǎn)仍然是以使用銅漆包線為主,而且工藝非常成熟,許多廠家缺乏嘗試新的生產(chǎn)工藝的動力,但已經(jīng)有一部分迫于成本壓力,開始轉(zhuǎn)而采用鋁漆包線。然而,鋁漆包線的采用使焊接變得困難和不可靠,因?yàn)殇X極易氧化并在表面產(chǎn)生氧化膜阻礙焊錫和鋁導(dǎo)體的接觸,俗稱不沾錫。另外,傳統(tǒng)的焊接工藝中還包括剝漆皮、理線、焊接導(dǎo)通、清洗焊頭等輔助工藝,耗費(fèi)大量人工,同時(shí)又很難保證由于人為操作產(chǎn)生的潛在質(zhì)量問題。
在此前提下,TE 所提供一系列適用于各種漆包線的無焊接快速連接端子解決方案逐漸走入電機(jī)生產(chǎn)廠商的視野——這種工藝俗稱刺破式端子,主要分為兩種:插入式刺破技術(shù) IDC(insulation displace connection)和壓接式刺破技術(shù)。IDC 技術(shù)是通過將端子插入預(yù)置在電機(jī)上的腔體的同時(shí)剔除漆包線絕緣層并擠壓導(dǎo)體使之變形產(chǎn)生彈力以增加其與端子的接觸力而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通的技術(shù),這種腔體可以預(yù)先設(shè)計(jì)在電機(jī)的絕緣骨架上,通過注塑工藝一次成型,也可以設(shè)計(jì)成獨(dú)立單元并設(shè)法固定在電機(jī)上;壓接式刺破技術(shù)是指利用端子上經(jīng)過特殊工藝加工而成的具有一定硬度的刺,通過機(jī)器壓接刺破絕緣漆皮,并刺入導(dǎo)體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通的技術(shù)。這兩種技術(shù)已經(jīng)在歐美經(jīng)過多年的實(shí)際應(yīng)用檢驗(yàn),不僅在生產(chǎn)過程中完全避免了應(yīng)用焊錫生產(chǎn)所造成的高溫、異味等污染問題,而且生產(chǎn)效率極高。因?yàn)榇唐剖竭B接只需一步操作就可以取代焊接中如剝漆皮、理線、焊接導(dǎo)通、清洗焊頭等操作,整個過程避免了潛在的人工失誤,確保質(zhì)量可靠。這兩種技術(shù)的區(qū)別在于,IDC 技術(shù)可以集成到全自動生產(chǎn)線中,完全實(shí)現(xiàn)無人生產(chǎn),但是需要預(yù)先設(shè)計(jì)好的卡位插槽;相對來講,壓接式刺破技術(shù)屬于半自動操作,但無需特殊的設(shè)計(jì),可短時(shí)間內(nèi)完全取代焊錫。IDC 技術(shù)的產(chǎn)品主要包括 MAG-MATE 和 Siameze,而壓接式刺破技術(shù)主要包括 AMPLIVAR 和 Crimpband。
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